• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2000.11a
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• pp.775-778
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• 2000

Magnetorheological Finishing(MRF) is a newly developed and recently commercialized for finishing optical components. The magnetorheological fluid consists of a water based suspension of carbonyl iron, nonmagnetic polishing abrasives, and small amounts of stabilizer. Theoretical analysis of MRF, based on Bingham lubrication theory, is illustrated and a correlation between surface shear stress on the workpiece and material removal is obtained.

• Proceedings of the KSEEG Conference
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• 2002.04a
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• pp.249-252
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• 2002

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.35D no.9
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• pp.20-25
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• 1998

Cu removal rates for various SiO$_2$ trench pitch sizes and densities and AFM images of surface profiles after global planarization using Cu CMP technology are investigated. In the experimental results, Cu removal rates are increasing as the pattern densities and pattern pitches are getting high and low, respectively, and then decreasing after local planarization. The rms roughness after global planarization are about 120$\AA$. AFM images with a 50% pattern density for 1${\mu}{\textrm}{m}$ and 2${\mu}{\textrm}{m}$ pitches show that thicknesses of 120~330$\AA$ Cu interconnects have been peeled off and oxide erosion of Cu/Sio$_2$ sidewall is observed. However, AFM images with a 50% pattern density for 10${\mu}{\textrm}{m}$ and 15${\mu}{\textrm}{m}$ pitches show that 260~340$\AA$ thick Cu interconnects have been trenched at the boundaries of Cu/Sio$_2$ sidewall.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.10 no.3
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• pp.108-112
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• 2011

In order to obtain excellent flatness and surface roughness of glass substrate disk, uniform distribution of abrasives should be important for uniform polishing. We introduced coated-type magnetic abrasives and magnetic field to a lapping for the improvement of surface roughness and removal rate. Polishing properties with the conventional diamond abrasives and the coated-type magnetic abrasives were compared. As a result, the coated-type magnetic abrasives showed small surface roughness and large removal rate by applying magnetic field. And it also was shown that coated-type magnetic abrasives could save the more amount of polishing liquid under the same removal rate than the conventional diamond abrasives can.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.239-239
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• 2004

화학적 기계연마 공정(CMP)은 반도체 웨이퍼를 수 천$\AA$m/min의 MRR로 2$\mu\textrm{m}$ 이내의 W(Total Thickness Variable) 조건을 만족시키는 초정밀 광역 평탄화 기술이다. 일반적인 CMP 방법은 서로 다른 회전 중심을 갖고 동일한 방향으로 회전하는 웨이퍼와 다공성 패드 사이에 연마액인 슬러리를 넣어 연마하는 것이다. CMP 공정기술은 1990년 대 중반에 개발되었으나, 아직까지 연마 메커니즘이 완벽하게 밝혀지지 않았다. 따라서 장비를 최적화하기 위해 실험에 의존적일 수밖에 없으나, 이러한 방법은 막대한 자금과 노력뿐만 아니라 상당한 시간을 필요로 하기 때문에, 앞으로 가속될 연마대상 재료의 변화 및 다양한 속도에 발맞출 수 없다.(중략)

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.18 no.3
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• pp.25-32
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• 2011

We have studied on the slicing and polishing processes of R-plane sapphire wafers for the substrates of UHB nonpolar a-plane GaN LED. The fabrication conditions of the R-plane and c-plane wafers were influenced by the large anisotropic properties (mechanical properties) of the sapphire. The slicing process was more affected by the anisotropic properties of R-plane than the polishing process. When the slicing direction was $45^{\circ}$ to the a-flat, the slicing time was shorter and the quality of as-slicing wafers was better than the slicing direction of normal to the a-flat. The MRR(Material removal rate) of mechanical polishing processes such as lapping and DMP(Diamond mechanical polishing) did not show significant differences between the R-plane and c-plane. The MRR of the c-plane was about two times higher than that of R-planes at the CMP(Chemical mechanical polishing) process due to the formation of hydrolysis reaction layers on the surface of the c-plane.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.527-527
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• 2007

CMP가 1980년 IBM에 의해 반도체 웨이퍼의 표면 연마를 위해 적용된 후, 많은 연구 개발의 노력으로 반도체 집적회로의 제조 공정에서 필수 핵심기술이 되었으나, 소모자재(연마패드, 탄성지지대, 슬러리, 패드 컨디셔너)의 비용이 CMP 공정 비용의 70% 이상을 차지하는 등 제조단가가 높다는 단점을 극복할 수가 없었다. 특히, 고가의 슬러리가 차지하는 비중이 40% 이상을 넘고 있어, 슬러리 원액의 소모량을 줄이기 위한 연구들이 현재 활발히 연구 중이다. 슬러리의 변수로는 연마입자의 종류 및 특성, 용액의 pH, 연마입자의 슬러리내 안정성 등이 있다. 슬러리내 연마입자는 연마량과 균일도 측면에서 밀접한 관계를 가지고 있다. 또한, 연마제의 영향에 따라 연마율의 차이 즉, CMP 특성의 변화를 보이고 있기 때문에 투입량 또한 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 새로운 연마제의 특성을 알아보기 위해 탈이온수(de-ionized water; DIW)에 $CeO_2,\;MnO_2,\;ZrO_2$ 등을 첨가한 후 분산시간에 따른 연마 특성과 atomic force microscopy (AFM)분석을 통해 표면 거칠기를 비교 분석하였다. 그리고, 세 가지 종류의 연마제를 각각 1wt%, 3wt%, 5wt% 첨가하여 산화막에 대한 CMP 특성을 알아본 후, scanning electron microscopy (SEM) 측정과 입도 분석을 통해 그 가능성을 알아보았다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.24.1-24.1
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• 2011

CMP (Chemical Mechanical Planarization)는 고직접도의 다층구조의 소자를 형성하기 위한 표면연마 공정으로 사용되며, pattern 크기의 감소에 따른 공정 중요도는 증가하고 있다. 반도체 소자 제조 공정에서는 낮은 비용으로 초기재료를 만들 수 있고 우수한 성능의 전기 절연성질을 가지는 산화막을 만들 수 있는 단결정 실리콘 웨이퍼가 주 재료로 사용되고 있으며, 반도체 공정에서 실리콘 웨이퍼 표면의 거칠기는 후속공정에 매우 큰 영향을 미치므로 CMP 공정을 이용한 평탄화 공정이 필수적이다. 다결정 실리콘 박막은 현재 IC, RCAT (Recess Channel Array Transistor), 3차원 FinFET 제조 공정에서 사용되며 CMP공정을 이용한 표면 거칠기의 최소화에 대한 연구의 필요성이 요구되고 있다. 본 연구에서는 알칼리성 슬러리를 이용한 단결정 및 다결정 실리콘의 식각 및 연마거동에 대한 특성평가를 실시하였다. 화학적 기계적 연마공정에서 슬러리의 pH는 슬러리의 분산성, removal rate 등 결과에 큰 영향을 미치고 연마대상에 따라 pH의 최적조건이 달라지게 된다. 따라서 단결정 및 다결정 실리콘 연마공정의 최적 조건을 확립하기 위해 static etch rate, dynamic etch rate을 측정하였으며 연마공정상의 friction force 및 pad의 온도변화를 관찰한 후 removal rate을 계산하였다. 실험 결과, 단결정 실리콘은 다결정 실리콘보다 static/dynamic etch rate과 removal rate이 높은 것으로 나타났으며 슬러리의 pH에 따른 removal rate의 증가율은 다결정 실리콘이 더 높은 것으로 관찰되었다. 또한 다결정 실리콘 연마공정에서는 friction force 및 pad의 온도가 단결정 실리콘 연마공정에 비해 상대적으로 더 높은 것으로 나타났다. 결과적으로 단결정 실리콘의 연마 공정에서는 화학적 기계적인 거동이 복합적으로 작용하지만 다결정 실리콘의 경우 슬러리를 통한 화학적인 영향보다는 공정변수에 따른 기계적인 영향이 재료 연마율에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 이를 통한 최적화된 공정개발이 가능할 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.4
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• pp.44-51
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• 2005

In this paper, a new polishing head with the variable pressure structure was studied to improve the planarization uniformity of the conventional template-metal head. Metal surface waviness and slurry distribution on the pad have been known to affect the polishing uniformity even in the synchronized quill and platen velocities. A polishing head with silicon rubber sheet was used to get a curved pressure distribution. In the experiment, the vertical deflection behavior on the pad was characterized with back pressure in the air chamber. Quill force increased linearly with backpressure. However, backpressure under a quill force made the upward movements of the quill. In the wafer polishing experiments, polishing rate and polishing thickness distribution were severely changed with backpressure. The best uniformity was observed with the standard deviation off.5％ level of average polishing removal 215nm at backpressure 12.1kPa.

• Tribology and Lubricants
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• v.28 no.6
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• pp.272-277
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• 2012

Finite element analysis was carried out using wafer-scale and particle-scale models to understand the mechanism of the fast removal rate(edge effect) at wafer edges in the chemical-mechanical polishing process. This is the first to report that a particle-scale model can explain the edge effect well in terms of stress distribution and magnitude. The results also revealed that the mechanism could not be fully understood by using the wafer-scale model, which has been used in many previous studies. The wafer-scale model neither gives the stress magnitude that is sufficient to remove material nor indicates the coincidence between the stress distribution and the removal rate along a wafer surface.